特開2018-202340(P2018-202340A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-202340(P2018-202340A)
(43)【公開日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】板状物品の分解装置
(51)【国際特許分類】
   B02C 19/18 20060101AFI20181130BHJP
【FI】
   B02C19/18 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2017-111877(P2017-111877)
(22)【出願日】2017年6月6日
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100081422
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 光雄
(74)【代理人】
【識別番号】100100158
【弁理士】
【氏名又は名称】鮫島 睦
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100091524
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 充夫
(72)【発明者】
【氏名】内海 省吾
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 規之
(72)【発明者】
【氏名】松田 源一郎
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 章夫
【テーマコード(参考)】
4D067
【Fターム(参考)】
4D067CG01
4D067EE11
4D067GA02
4D067GA06
4D067GA08
(57)【要約】
【課題】 板状物品の表裏を揃える必要が無く、剥離位置の変更のために電極及び/又は板状体を移動させる必要が無い、効率の良い物品の分解装置を提供する。
【解決手段】 パルス放電を用いて、板状物品8を破砕する物品の分解装置であって、絶縁板7は放電隙間9の中で負電極4と正電極5と接することなく、負電極4と絶縁板7との距離10と正電極5と絶縁板7との距離11とは、それぞれ、板状物品8の幅12より狭く、絶縁板7の上面13は放電隙間9の下面14より上方である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パルス放電を用いて、分解対象である板状物品を破砕する物品の分解装置であって、
液体を満たすことができる容器と、
前記容器の前記液体内で、互いに平行にかつ共に鉛直方向に設置される正電極及び負電極と、
前記容器の前記液体内で、前記正電極及び前記負電極間に平行に設置される絶縁板と、
前記両電極間に高電圧パルスを印加するパルス電源とを備え、
前記絶縁板は、前記電極間に形成される放電隙間の下方に配置され、かつ、前記絶縁板は、前記放電隙間内で前記両電極と接することなく、かつ前記それぞれの電極と前記絶縁板との距離のそれぞれが、前記板状物品の幅より狭く、
前記絶縁板の上面は、前記放電隙間の下面より上方に設置されている、
物品の分解装置。
【請求項2】
前記正電極と前記負電極との間に、前記放電隙間を複数の分割放電隙間に分割しつつ少なくとも1つ以上の電気的に浮遊して配置された中間電極をさらに備えるとともに、
前記絶縁板は、前記容器の前記液体内で、前記中間電極と前記負電極との間に平行に設置される第1絶縁板と、前記中間電極と前記正電極との間に平行に設置される第2絶縁板とで構成され、
前記第1及び第2絶縁板は、前記それぞれの分割放電隙間の下方に配置され、かつ、前記第1及び第2絶縁板は、前記それぞれの分割放電隙間内で前記各電極と接することなく、かつ前記それぞれの電極と前記第1及び第2絶縁板との距離のそれぞれが、前記板状物品の幅より狭く、
前記第1及び第2絶縁板の上面は、前記それぞれの分割放電隙間の下面より上方に設置されている、請求項1に記載の物品の分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体中においてパルスパワー放電を起こすことにより、板状物品を分解する物品の分解装置に関する。
【背景技術】
【0002】
使用済み家電製品などの物品をリサイクルするためには、効率的な解体が必要である。中でも、複数の材料が積層されている板状物品は、層間が強固に接合されていることが多く、解体の効率が悪い。複数の材料が積層されている板状物品の事例としては、太陽電池パネルなどが挙げられる。
【0003】
特許文献1には、板状体を準備し、電極を配置し、媒体を配置し、電極の位置と放電を発生させるために供給されるエネルギーの値は、ホプキンソン効果により、板状体の主に裏面に破断が生じるよう放電することによって破砕を行う方法が記載されている。
【0004】
図3は、特許文献1に示されている従来の物品の分解装置を用いた破砕方法によって、破砕対象物の層剥離を行う状態を説明する図である。図3において、板状体202と同軸電極201との間には、媒体としてのゼリー状物質203が配置された状態になっている。同軸電極201を用いて放電を行うことにより、急激なジュール加熱によってゼリー状物質203の一部がガス化又はプラズマ化する。そして、ゼリー状物質203の一部がガス化等することによって膨張するため、ゼリー状物質203の中において圧力波210が発生する。この圧力波210は、ゼリー状物質203を媒体として板状体202の表面204へと入射する。この圧力波210は、圧力波210の進行方向において圧縮波となっている。そして、板状体202に入射した圧力波210は、板状体202の内部を表面204側から裏面205側へと伝播する。さらに、裏面205側に圧力波210が到達し、自由面である裏面205で当該圧力波210が反射する。このとき、反射した圧力波の位相は反射前の圧力波の位相に対して反転するため、反射した圧力波は引張波となる。このため、板状体202の裏面側の最外周層である被剥離層206は、反射した圧力波によって引張応力を受ける。なお、同軸電極201に流れる電流の値と、同軸電極201の板状体202に対する位置とは、被剥離層206が圧力波によって受ける引張応力が、板状体202を構成する材料の破壊強度より大きくなるように決定されている。この結果、この圧力波により、板状体202の被剥離層206の一部である剥離部207が、板状体202の裏面から引き剥がされることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−161151号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来技術をリサイクルに適用する場合は、分解対象となる板状体202への制約事項が大きい。従来技術では、同軸電極201に流れる電流の値と、同軸電極201の板状体202に対する位置とは、被剥離層206が圧力波210によって受ける引張応力が板状体202を構成する材料の破壊強度より大きくなるように設定する必要がある。同じ形態の対象物を連続して分解する場合は効果があるが、リサイクルの場合は、表面204と裏面205との表裏を揃えることが制約となる場合がある。さらに1つの同軸電極201で剥離できるのは1ヶ所であり、剥離位置の変更は、同軸電極201もしくは板状体202の移動が必要であるという課題があった。板状体202を移動させられない場合は、同軸電極201を移動させる必要があり、高電圧の同軸電極201を移動させるためには時間が掛かり、分解の効率が悪い。
【0007】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、板状物品の表裏を揃える必要が無く、剥離位置の変更のために電極及び/又は板状物品を移動させる必要が無い、効率の良い物品の分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために、本発明の1つの態様にかかる物品の分解装置は、
パルス放電を用いて、分解対象である板状物品を破砕する物品の分解装置であって、
液体を満たすことができる容器と、
前記容器の前記液体内で、互いに平行にかつ共に垂直方向に設置される正電極及び負電極と、
前記容器の前記液体内で、前記正電極及び前記負電極間に平行に設置される絶縁板と、
前記両電極間に高電圧パルスを印加するパルス電源を備え、
前記絶縁板は、前記電極間に形成される放電隙間の下方に配置され、かつ、前記絶縁板は、前記放電隙間内で前記両電極と接することなく、かつ前記それぞれの電極と前記絶縁板との距離のそれぞれが、前記板状物品の幅より狭く、
前記絶縁板の上面は、前記放電隙間の下面より上方に設置されている。
【発明の効果】
【0009】
以上のように、本発明の前記態様は、液体中における放電によって、板状物品を分解する際、板状物品が放電する度に移動するために、パルス放電の放電経路が一箇所に集中してしまうことによって板状物品の一部分だけが局所的に分解されることを防ぐことができる。板状物品の様々な箇所へ放電経路が設定されるため、剥離位置の変更のために電極及び/又は板状物品を移動させる必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の実施形態にかかるパルスパワー放電を用いる板状物品の分解装置の全体概略図
図2】本発明の実施形態にかかるパルスパワー放電を用いる板状物品の分解装置の全体概略図
図3】従来のパルスパワー放電を用いる板状物品の分解装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
【0012】
本発明の実施形態にかかる物品の分解装置は、液体中に静置された電極間でパルス放電を発生させ、放電、もしくは放電により誘起された衝撃波を利用して板状物品の分解を行うというものである。
【0013】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる板状物品の分解装置の一様態を表す。
【0014】
物品分解装置1は、液体2を満たした容器3と、負電極4及び正電極5と、パルス電源6と、絶縁板7とを備える。
【0015】
容器3は、一例として、直方体の容器であるが、形状はこれに限られるものではない。容器3内には、液体2を満たしている。正電極5から負電極4に安定して放電させるため、液体2の絶縁性は高い方が好ましいが、水道水を使用してもよい。不純物の混入を嫌うような処理物を破砕する場合は、導電度の低い、イオン交換水又は純水を使用してもよい。
【0016】
負電極4及び正電極5は、容器3の液体2中に、鉛直方向と直交する方向において互いに対向しかつ互いに平行にかつ共に鉛直方向沿いに設置された導電性の板状部材である。
【0017】
また、絶縁板7は、容器3の液体2中に、負電極4及び正電極5に平行に設置され、かつ、絶縁板7は、負電極4と正電極5との対向面間に形成される例えば直方体形状の放電隙間9の下方に設置されている。
【0018】
分解対象である板状物品8は、放電隙間9の鉛直方向沿いに配置されて解体が行われる。板状物品8の例としては、使用済み家電製品などであり、具体的には、複数の材料が積層されている板状物品、より具体的には太陽電池パネルなどが挙げられる。
【0019】
また、絶縁板7は、放電隙間9の中で負電極4と正電極5とに接することなく、負電極4と絶縁板7との最短距離10と、正電極5と絶縁板7との最短距離11とが分解対象である板状物品8の鉛直方向と直交する方向の最大幅12より狭く設置されている。
【0020】
図1では、絶縁板7の上面13は、負電極4の下端及び正電極5の下端間の放電隙間9の下面14より上方に設置されている。
【0021】
なお、放電隙間9は絶縁板7により隙間が仕切られるため、実質的に下方の放電隙間9の下面は、下面14ではなく、絶縁板7の上面13までとなる。
【0022】
パルス電源6は、正電極5と負電極4との間に高電圧パルスを印加する。パルス電源6は、500kVまでの任意の電圧を印加できるマルクス発生器を用いることが出来る。
【0023】
分解対象である板状物品8は、正電極5と負電極4との間に挟まれ、絶縁板7の上面13の上に載置されることで、放電隙間9の中に板状物品8を配置することができる。このとき、板状物品8には、重力で下方へ移動する力が働くが、正電極5と負電極4とは鉛直方向沿いに設置されており、負電極4と絶縁板7との最短距離10と正電極5と絶縁板7との最短距離11とが分解対象である板状物品8の幅12より狭く設置されているため、板状物品8が負電極4と絶縁板7との間の第1隙間21又は正電極5と絶縁板7との間の第2隙間22にし入り込んでも、板状物品8は、重力で放電隙間9よりも下方に落ちることはない。また、絶縁板7が放電隙間9の中で負電極4と正電極5と接すると、絶縁板7に放電が生じる確率が高くなるため、絶縁板7が放電隙間9の中で負電極4と正電極5が接しないよう設置する必要がある。そして、パルス電源6を用いて正電極5と負電極4との間に高電圧パルスを印加することで、板状物品8は、放電もしくは放電により誘起された衝撃波により分解される。このとき、正電極5と負電極4と絶縁板7とは鉛直方向沿いに設置されており、絶縁板7は放電隙間9の中で負電極4と正電極5と接することがなく、負電極4と絶縁板7との最短距離10と正電極5と絶縁板7との最短距離11とが分解対象である板状物品8の最大幅12より狭く設置されているため、放電により板状物品8から分解されて剥離した剥離部15が、負電極4と絶縁板7との最短距離10もしくは正電極5と絶縁板7との最短距離11より小さい場合、負電極4と絶縁板7との第1隙間21もしくは正電極5と絶縁板7との第2隙間22から下方に落ちる。すなわち、負電極4と絶縁板7との第1隙間21と正電極5と絶縁板7との第2隙間22は篩いの機能を持っている。これにより、剥離部15が過度に破砕されることによるロスを抑制できるため、板状物品8を効率的に分解することができる。また、放電もしくは放電により誘起された衝撃波により板状物品8は、放電する度に移動する。すなわち放電が篩いに必要な振動機能を持っていることになる。また、板状物品8は放電する度に移動するため、パルス放電の放電経路が一箇所に集中してしまうことによって板状物品8の一部分だけが局所的に分解されることを防ぐことができる。板状物品8の様々な箇所へ放電経路が設定されるため、一つの条件設定で多種多様な種類の物品に対応することができる。
【0024】
以上で説明した通り、液体2中における放電によって、板状物品8を分解する際に、放電もしくは放電により誘起された衝撃波と、負電極4と絶縁板7との第1隙間21もしくは正電極5と絶縁板7との第2隙間22が、篩いの機能を持つため、剥離部15が過度に破砕されることによるロスを抑制できるため、多種多様な種類の板状物品に対して、板状物品8を効率的に分解することができる。また、絶縁板7が放電隙間9の中で負電極4と正電極5とがそれぞれ接しないよう設置されているため、絶縁板7に放電が生じる確率が低く、効率的な分解が可能となる。また、板状物品8の表裏と放電現象との依存性が無いため、放電隙間9に対して、板状物品の表裏を揃えて配置する必要が無い。さらに、板状物品8は放電する度に移動するために、パルス放電の放電経路が一箇所に集中してしまうことによって板状物品8の一部分だけが局所的に分解されることを防ぐことができる。板状物品8の様々な箇所へ放電経路が設定されるため、剥離位置の変更のために電極4,5及び/又は板状物品8の移動の必要が無い。
【0025】
(実施の形態2)
図2の本発明の実施の形態2にかかる、物品の分解装置は、図1の装置において、さらに電気的に浮遊した中間電極101が負電極4と正電極5との間の放電隙間の中間部に追加されている分解装置である。すなわち、負電極4と正電極5との間に、放電隙間を複数の例えば直方体形状の分割放電隙間109,159に分割しつつ少なくとも1つ以上の電気的に浮遊して配置された中間電極101をさらに備えている。
【0026】
絶縁板は、容器3の液体2内で、中間電極101と負電極4との間に平行に設置される第1絶縁板107と、中間電極101と正電極5との間に平行に設置される第2絶縁板157とで構成されている。
【0027】
第1及び第2絶縁板107,157は、それぞれの分割放電隙間109,159の下方に配置され、かつ、第1及び第2絶縁板107,157は、それぞれの分割放電隙間109,159内で各電極4,5,101と接することなく、かつそれぞれの電極と第1及び第2絶縁板107,157との距離110,111,160,161のそれぞれが、板状物品の幅112,162より狭い。
【0028】
第1及び第2絶縁板107,157の上面113,163は、それぞれの分割放電隙間の下面114,164より上方に設置されている。
【0029】
この結果、負電極4と中間電極101との間に配置される絶縁板107、負電極4と中間電極101に配置される板状物品108、負電極4と中間電極101に形成される放電隙間109、負電極4と絶縁板107との最短距離110と、中間電極101と絶縁板107との最短距離111、板状物品108の最大幅112、絶縁板107の上面113、放電隙間109の下面114との配置関係は、図1で説明したそれぞれの配置関係と同等である。また、正電極5と中間電極101との間に配置される絶縁板157、正電極5と中間電極101に配置される板状物品158、正電極5と中間電極101に形成される放電隙間159、中間電極101と絶縁板157との最短距離160と、正電極5と絶縁板157との最短距離161、板状物品158の最大幅162、絶縁板157の上面163、放電隙間159の下面164との配置関係も、図1で説明したそれぞれの配置関係と同等である。
【0030】
パルス電源6を用いて正電極5と負電極4との間に高電圧パルスを印加することで、中間電極101を介して放電隙間109と放電隙間159とに放電をそれぞれ発生させることで、板状物品108と板状物品158とは、放電もしくは放電により誘起された衝撃波によりそれぞれ個別に分解される。従って、図2に示す構成では、板状物品108と板状物品158とを、放電隙間109と放電隙間159との2つの隙間にそれぞれ配置することにより、一つのパルス電源6を用いてそれぞれ別々に分解することができるため、効率が良い装置を提供できる。また、図2では、中間電極101が1つの場合で例示しているが、複数存在してもよい。(中間電極の数)+1の値が、放電隙間の数となる。
【0031】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明の前記態様にかかる物品の分解装置は、太陽電池パネルなど複数の材料が積層されている板状物品の解体を効率的に行うことができる。層状の材料が樹脂で固定されている場合は、有機溶媒又は加熱により樹脂を溶解させることで分解する方法もあるが、パルス放電を用いることで、非加熱で有機溶媒を使用せずに、樹脂を溶解することなく分解が可能である。本発明の前記態様にかかる物品の分解装置では、電極及び/又は板状物品の移動が不要であり、効率が良いとともに、省エネルギー化も期待できる。
【符号の説明】
【0033】
1 物品分解装置
2 液体
3 容器
4 負電極
5 正電極
6 パルス電源
7 絶縁板
8 板状物品
9 放電隙間
10 負電極4と絶縁板7との距離
11 正電極5と絶縁板7との距離
12 板状物品8の幅
13 絶縁板7の上面
14 放電隙間9の下面
15 剥離部
21 第1隙間
22 第2隙間
101 中間電極
107 第1絶縁板
108 板状物品
109 分割放電隙間
110 負電極4と第1絶縁板107との距離
111 中間電極101と第1絶縁板107との距離
112 板状物品108の幅
113 第1絶縁板107の上面
114 分割放電隙間109の下面
157 第2絶縁板
158 板状物品
159 分割放電隙間
160 中間電極101と第2絶縁板157との距離
161 正電極5と第2絶縁板157との距離
162 板状物品158の幅
163 第2絶縁板157の上面
164 分割放電隙間159の下面
図1
図2
図3